JP4380124B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層を備える発光装置とその製造方法、並びに電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
発光層を備える発光装置としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと称す)素子を備える有機EL表示装置がある。有機EL素子は、対向する2つの電極の間に、発光層を含む有機機能層が配置されるものが一般的である。
【0003】
有機EL表示装置は、カラー表示を行う場合、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色ごとに、所定の色度の光を発する発光層をそれぞれ有する。そして、基板上には、各色に対応する発光層が所定の配列で配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
発光層から発光される光の色度は、例えば、発光層の形成材料を適宜選択することにより得られる。しかしながら、発光層の発光光の色度が、目標値から離れている場合には、発光光の色度を補正する必要がある。
ところが、発光光の色度を補正する場合、輝度低下を招き、光の取り出し効率が低下するおそれがある。
【0005】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、光の色度の最適化を図ることができ、しかも光の取り出し効率の高い発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、表示性能が向上した電子機器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の発光装置は、赤、緑、青にそれぞれ対応する3種類の発光層を含む発光層と、前記発光層の発光光を取り出す側とは反対側に配置され、前記発光層からの光を反射する反射層と、前記3種類の発光層のうちの少なくとも1種類の発光層に対して、前記発光層と前記反射層との間に配置され、前記発光光の波長を変化させる光吸収型の光学機能膜と、を備えることを特徴としている。
上記の発光装置によれば、発光層によって所定の色度の光が発せられ、その発光光が所定の取り出し側から取り出される。また、光の取り出し側とは反対側に向けて発せられた発光光は、光学機能膜を通過し、反射層に反射された後に、上記取り出し側から取り出される。取り出される光は、上述した反射層で反射した光と、はじめから取り出し側に向けて発せられた光とを含む。上記のうちの前者の光は、光学機能膜に入射することにより、その色度が変化する。これにより、発光装置から取り出される光の色度の最適化が図られる。また、上記のうちの後者の光は、光学機能膜に入射することなく取り出される。このように、上記の発光装置では、発光層から発せられた光の一部の光に対してのみ、光学的特性を変化させることから、輝度低下が抑制される。
【0007】
上記の発光装置において、前記光学機能膜は、赤、緑、青の色ごとに分けて配置されるのが好ましい。
補正が必要な色の光を発する発光層に対して、光学機能膜を配置することにより、光の色度が確実に最適化される。
【0008】
また、上記の発光装置においては、例えば、前記発光層に対して、前記発光光の取り出し側とは反対側に、前記発光層の発光光を透過する電極が配され、前記光学機能膜は、前記発光層との間に前記電極を挟んで配置される。
この場合、所定の発光光の取り出し側とは反対側において、発光光が電極と光学機能膜とを通過した後に、反射層に反射される。また、光学機能膜に発光光が入射することにより、その光の色度が変化する。
【0009】
また、上記の発光装置において、前記光学機能膜は、前記発光層を所定の物質から保護するものであってもよい。所定の物質としては、例えば、水、酸素、金属物質などが挙げられる。
光学機能膜によって発光層が所定の物質から保護されることにより、発光層の劣化が防止される。
【0010】
また、上記の発光装置において、前記光学機能膜に加え、前記光の取り出し側に配置される別の光学機能膜を備えてもよい。
この場合、発光層に対して、光の取り出し側及びその反対側の双方において、発光層から発せられた光の色度が変化することから、光の色度の最適化がより図られる。
【0011】
発光層としては、例えば、有機EL層がある。
また、光学機能膜としては、例えば、光の色度を補正する色度補正膜が用いられる。
色度補正膜としては、例えば、カラーフィルタがある。
【0012】
本発明の電子機器は、上述した発光装置を備えることを特徴としている。
上記の電子機器によれば、上述した発光装置を備えることから、光の色度の最適化が図られ、良好な表示性能が得られる。
【0013】
本発明の発光装置の製造方法は、赤、緑、青にそれぞれ対応する3種類の発光層を含む発光層を形成する工程と、前記発光層の発光光を取り出す側とは反対側に配置されかつ前記発光層からの光を反射する反射層を形成する工程と、前記3種類の発光層のうちの少なくとも1種類の発光層に対して、前記発光層と前記反射層との間に配置されかつ前記発光光の波長を変化させる光学機能膜を形成する工程と、を備え、赤、緑、青のそれぞれについて、観察される光は、はじめから前記取り出し側に向けて前記発光層から発せられた光と、前記発光層から発せられかつ前記反射層で反射した光とを含むことを特徴としている。
上記の製造方法によれば、輝度の低下が抑制されかつ、光の色度が最適化された発光装置を製造することができる。
【0014】
上記の発光装置の製造方法において、前記光学機能膜及び前記反射層のうちの少なくとも一方を、液滴吐出法を用いて形成するとよい。
上記の製造方法によれば、液滴吐出法を用いることにより、光学機能膜を所望の位置に容易に形成することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために、縮尺は実際のものと異なる場合がある。
図1は、本発明の発光装置の一実施形態に係る有機EL表示装置を概念的に示す図である。図1において、有機EL表示装置10は、基体としての基板11上に、回路素子部12、画素電極(陽極)13、発光層14を含む有機機能層15、対向電極(陰極)16、光学機能膜としての色度補正膜20、反射層21、及び封止部17を順次積層した構造からなる。このうち陽極13、機能層15、陰極16、色度補正膜20、及び反射層21等を含んで電気光学素子としての有機EL装置(有機EL素子)が構成される。
なお、図1に示す符号29は、画素の境界に設けられる仕切り部材としてのバンク層である。バンク層29は、有機EL素子の形成時に、隣接する材料の混じりを防ぐ等の役割がある。
【0016】
有機EL表示装置では、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子とが発光層内で再結合し、励起状態を経由した発光(励起状態から失括する際の発光)を起こす。また、発光層の形成材料を適宜選択することにより、所定の色度の発光光が得られる。発光層の形成材料としては、例えば、低分子の有機発光色素や高分子発光体、すなわち各種の蛍光物質や燐光物質からなる発光物質等が用いられる。
なお、陽極と発光層との間、及び陰極と発光層との間にはそれぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、及び電子輸送層等の特定の機能を有する層が適宜形成される。また、発光のための電気的な制御は、能動素子等を含む回路素子部を介して行われる。
【0017】
図1に示す有機EL表示装置10は、カラー表示に対応しており、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に対応した色度の光を発する3種類の発光層14を含む。有機EL表示装置では、カラー表示を行う場合、R、G、Bの各色に対応する発光層が、ストライプ状、マトリクス状(モザイク状)、あるいはデルタ状などの所定の配列で基板上に配置される。また、この表示装置10は、有機EL素子の発光光を基板11側から取り出す、いわゆるバックエミッション型からなる。
【0018】
バックエミッション型の有機EL表示装置10では、発光層14の発光光のうち、基板11側に向けて発せられた光はそのまま基板11を通過して取り出される。一方、基板11側とは反対側に向けて発せられた光は、陰極16側において反射され、その後、基板11側から取り出される。すなわち、表示装置10から取り出される光(観察される光)には、はじめから基板11側に向けて発せられた光と、陰極16側において反射した光とが含まれる。なお、この表示装置10では、発光層14の発光光は、陰極16側において、色度補正膜20の外側に配置された反射層21によって反射される。
【0019】
ここで、表示装置10では、基板11側から光を取り出す構成であることから、基板11としては、透明あるいは半透明なものが用いられる。
また、陽極13、及び陰極16の形成材料も同様に、透明性を有するものが用いられる。
【0020】
色度補正膜20は、入射する光の波長を制御して、その光の色度を補正するものであり、例えばカラーフィルタが用いられる。カラーフィルタの材料としては、例えば光吸収型の顔料を含むものが用いられる。一例として、カラーフィルタの材料は、ポリウレタンオリゴマーあるいはポリメチルメタクリレートオリゴマーにR、G、Bの各色の無機顔料を分散させた後、低沸点溶剤としてシクロヘキサノン及び酢酸ブチルを、高沸点溶剤としてブチルカルビトールアセテートを加え、更に必要に応じて非イオン系界面活性剤を分散剤として添加し、粘度を所定の範囲に調整することにより得られる。
また、色度補正膜20は、R、G、Bの各色の発光層14に対して、その色ごとに分けて配置される。なお、R、G、Bの3種類のすべての発光層14に対して色度補正膜20をすべて配置しなくてもよい。例えば、発光層の発光光の色度が、目標値に近い場合には、その発光層に対する色度補正膜の配置を省いてよい。
さらに、色度補正膜20は、発光層14を、例えば、水、酸素、金属物質などの所定の物質から保護するように設けられるのが好ましい。すなわち、色度補正膜20が、光の色度を補正する機能に加えて、発光層を所定の物質から保護する機能を有するとよい。色度補正膜20によって発光層14が所定の物質から保護されることにより、発光層14の劣化が防止される。
色度補正膜20は、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層の損傷を防止できる点で好ましい。また、フォトリソグラフィ法、液滴吐出法を用いて色度補正膜20を形成してもよい。
【0021】
また、反射層21の形成材料としては、例えば、Al、Agなどの金属が用いられる。反射層21は、単体材料の1層としてもよく、合金材料からなる1層としてもよく、2層あるいは3層からなる金属(合金を含む)層として形成してもよい。なお、反射層の形成材料は、発光層からの光を反射すればよく、上述した金属に限定されるものではない。
反射層21は、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、熱による発光層の損傷を防止できる点で好ましい。
【0022】
なお、色度補正膜20あるいは反射層21を、液滴吐出法(インクジェット法)を用いて形成してもよい。すなわち、色度補正膜20あるいは反射層21の形成材料を液体状態にしておき、これを液滴にして基板上の所望の位置に吐出する。
【0023】
液滴吐出方式の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm2程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。
【0024】
液滴吐出方式は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。
【0025】
封止部17は、水や酸素の侵入を防いで陰極16あるいは機能層15の酸化を防止するものであり、基板11に塗布される封止樹脂、及び基板11に貼り合わされる封止基板(封止缶)等を含む。封止樹脂の材料としては、例えば、熱硬化樹脂あるいは紫外線硬化樹脂等が用いられ、特に、熱硬化樹脂の1種であるエポキシ樹脂が好ましく用いられる。封止樹脂は、基板11の周縁に環状に塗布されており、例えば、マイクロディスペンサ等により塗布される。封止基板は、ガラスや金属等からなり、基板11と封止基板とは封止樹脂を介して張り合わされる。
【0026】
上記構成の表示装置10では、発光層14の発光光のうち、基板11とは反対側に向けて発せられた光は、色度補正膜20に入射することにより、その色度が補正される。これにより、表示装置10から取り出される光の色度の最適化が図られる。また、発光層14の発光光のうち、はじめから基板11側に向けて発せられる光は、色度補正膜20に入射することなく基板11側から取り出される。このように、発光層14から発せられた光の一部の光に対してのみ、色度の補正が行われることから、発光層に対して基板側に色度補正膜を配置する場合に比べて、観察される光の輝度低下が抑制される。
【0027】
図2は、本発明の発光装置を有機EL表示装置に適用した他の形態例を示しており、この表示装置50は、回路素子部が設けられる基板11とは反対側から発光層14の発光光を取り出す、いわゆるトップエミッション型からなる。なお、図2において、図1に示した表示装置10と同様の機能を有する構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【0028】
トップエミッション型の有機EL表示装置50では、発光層14の発光光のうち、基板11側に向けて発せられた光は、陽極13側で反射され、その後、発光層14を通過して、基板11側とは反対側から取り出される。一方、基板11側とは反対側に向けて発せられた光は、そのまま陰極16等を通過して取り出される。すなわち、表示装置50から取り出される光には、陽極13側で反射した光と、はじめから基板11側とは反対側に向けて発せられた光とが含まれる。
【0029】
この表示装置50では、陽極13側において、発光層14に対して、陽極13の外側に色度補正膜53が配置され、その外側に反射層54が配置されている。発光層14の発光光は、陽極13側において、色度補正膜20を通過した後、反射層21によって反射される。
発光層14の発光光のうち、基板11側に向けて発せられた光は、色度補正膜53に入射することにより、その色度が補正される。これにより、観察される光の色度の最適化が図られる。また、発光層14の発光光のうち、はじめから基板とは反対側に向けて発せられる光は、色度補正膜53に入射することなく取り出される。このように、発光層14から発せられた光の一部の光に対してのみ、色度の補正が行われることから、観察される光の輝度低下が抑制される。
トップエミッション型の場合、基板の反対側から光を取り出すので、画素の開口率を大きく取ることができるという利点を有する。
【0030】
次に、先の図1に示した表示装置10についてさらに詳しく説明する。
図3は、上述した表示装置10の回路構造の一例を示し、図4は、表示装置10における画素部の平面構造の一例を示している。
【0031】
表示装置10は、図3に示すように、基体としての基板上に、複数の走査線131と、これら走査線131に対して交差する方向に延びる複数の信号線132と、これら信号線132に並列に延びる複数の共通給電線133とがそれぞれ配線され、走査線131及び信号線132の各交点毎に、画素(画素領域素)102が設けられている。
【0032】
信号線132に対しては、例えば、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ側駆動回路103が設けられている。一方、走査線131に対しては、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査側駆動回路104が設けられている。また、画素領域102の各々には、走査線131を介して走査信号がゲート電極に供給される第1の薄膜トランジスタ142と、この第1の薄膜トランジスタ142を介して信号線132から供給される画像信号を保持する保持容量capと、保持容量capによって保持された画像信号がゲート電極に供給される第2の薄膜トランジスタ143と、この第2の薄膜トランジスタ143を介して共通給電線133に電気的に接続したときに共通給電線133から駆動電流が流れ込む画素電極(陽極)13と、この画素電極13と対向電極(陰極)16との間に挟んで配置される発光部140(発光層)と、が設けられている。
【0033】
また、図4に示すように、各画素102の平面構造は、平面形状が長方形の画素電極13の四辺が、信号線132、共通給電線133、走査線131及び図示しない他の画素電極用の走査線によって囲まれた配置となっている。画素領域102の平面形状は、図に示す矩形の他に、円形、長円形など任意の形状が適用される。
【0034】
このような構成のもとに、走査線131が駆動されて第1の薄膜トランジスタ142がオンとなると、そのときの信号線132の電位が保持容量capに保持され、該保持容量capの状態に応じて、第2の薄膜トランジスタ143の導通状態が決まる。そして、第2の薄膜トランジスタ143のチャネルを介して共通給電線133から画素電極13に電流が流れ、さらに発光部140を通じて対向電極16に電流が流れることにより、発光部140は、これを流れる電流量に応じて発光するようになる。
【0035】
図5は、画素部102(有機EL素子)の断面構造を拡大して示している。
図5において、有機EL素子は、基板と、透明電極材料からなる陽極13(画素電極)と、正孔を注入あるいは輸送可能な正孔注入層(正孔輸送層)285と、電気光学物質の1つである有機EL物質を含む発光層14(有機EL層)と、発光層14の上面に設けられている陰極16(対向電極)と、基板11上に形成され、陽極13にデータ信号を書き込むか否かを制御する通電制御部としての薄膜トランジスタ142、143とを有している。なお、発光層14と陰極16との間に電子輸送層を設けてもよい。
また、発光層14に対して、陰極16の外側には、色度補正膜20、及び反射層21が順に配置されている。
【0036】
薄膜トランジスタ142、143は、本例では、双方ともnチャネル型に形成されている。なお、薄膜トランジスタ142、143は、双方ともnチャネル型TFTに限らず、双方またはどちらか一方にpチャネル型の薄膜トランジスタを用いてもよい。
【0037】
薄膜トランジスタ142、143は、例えばSiO2を主体とする下地保護膜201を介して基板11の表面に設けられており、下地保護膜201の上層に形成されたシリコン等からなる半導体膜204、205と、半導体膜204、205を覆うように、下地保護膜201の上層に設けられたゲート絶縁膜220と、ゲート絶縁膜220の上面のうち半導体膜204、205に対向する部分に設けられたゲート電極229、230と、ゲート電極229、230を覆うようにゲート絶縁膜220の上層に設けられた第1層間絶縁膜250と、ゲート絶縁膜220及び第1層間絶縁膜250にわたって開孔するコンタクトホールを介して半導体膜204、205と接続するソース電極262、263と、ゲート電極229、230を挟んでソース電極262、263と対向する位置に設けられ、ゲート絶縁膜220及び第1層間絶縁膜250にわたって開孔するコンタクトホールを介して半導体膜204、205と接続するドレイン電極265、266と、ソース電極262、263及びドレイン電極265、266を覆うように第1層間絶縁膜250の上層に設けられた第2層間絶縁膜270とを備えている。
【0038】
また、第2層間絶縁膜270の上面に画素電極(陽極)13が配置され、画素電極13とドレイン電極266とは、第2層間絶縁膜270に設けられたコンタクトホールを介して接続されている。また、第2層間絶縁膜270の表面のうち有機EL素子が設けられている以外の部分と陰極16との間には、合成樹脂などからなる第3絶縁層(バンク層)281が設けられている。
なお、図5では、バンク層281は頂辺の長さが底辺の長さより小であるテーパー構造を有しているが、逆に頂辺の長さが底辺の長さと同等あるいは大となるような構造であってもよい。
また、第1層間絶縁膜250と第2層間絶縁膜270の材質が互いに異なる場合、図に示すように、第1層間絶縁膜250に設けられたコンタクトホールと第2層間絶縁膜270に設けられたコンタクトホール275とは、重ならないように形成されるのが好ましい。
【0039】
また、半導体膜204、205のうち、ゲート絶縁膜220を挟んでゲート電極229、230と重なる領域がチャネル領域246、247とされている。また、半導体膜204、205のうち、チャネル領域246、247のソース側にはソース領域233、236が設けられている一方、チャネル領域246、247のドレイン側にはドレイン領域234、235が設けられている。このうち、ソース領域233、236が、ゲート絶縁膜220と第1層間絶縁膜250とにわたって開孔するコンタクトホールを介して、ソース電極262、263に接続されている。一方、ドレイン領域234、235が、ゲート絶縁膜220と第1層間絶縁膜250とにわたって開孔するコンタクトホールを介して、ソース電極262、263と同一層からなるドレイン電極265、266に接続されている。画素電極13は、ドレイン電極266を介して、半導体膜205のドレイン領域235に電気的に接続されている。
【0040】
次に、本発明の発光装置の製造方法を、上述した有機EL表示装置を製造するプロセスに適用した実施例について図6〜図9を参照して説明する。なお、本例では、前述した薄膜トランジスタ142、143を含む有機EL素子と同時に、N型及びP型の駆動回路用の薄膜トランジスタとを同時に製造するプロセスについて説明する。
【0041】
まず、図6(a)に示すように、基板11に対し、必要に応じてTEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガスなどを原料としてプラズマCVD法により厚さ約200〜500nmのシリコン酸化膜からなる下地保護膜201を形成する。なお、下地保護膜として、シリコン酸化膜の他に、シリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜を設けてもよい。こうした絶縁膜を設けることにより、放熱性を高めることが可能となる。
【0042】
次に、基板11の温度を約350℃に設定して、下地保護膜の表面に、ICVD法、プラズマCVD法などを用いて厚さ約30〜70nmのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜200を形成する。半導体膜200としては、アモルファスシリコン膜に限定されず、微結晶半導体膜などのアモルファス構造を含む半導体膜であればよい。また、アモルファスシリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でもよい。
続いて、この半導体膜200に対してレーザアニール法や、急速加熱法(ランプアニール法や熱アニール法など)などの結晶化工程を行い、半導体膜200をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は例えば200mJ/cm2とする。なお、YAGレーザーの第2高調波或いは第3高調波を用いてもよい。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の90%に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査するのがよい。
【0043】
次に、図6(b)に示すように、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより、半導体膜(ポリシリコン膜)200の不要な部分を除去して、薄膜トランジスタの各形成領域に対応して、島状の半導体膜202、203、204、205を形成する。
続いて、TEOSや酸素ガスなどを原料としてプラズマCVD法により厚さ約60〜150nmのシリコン酸化膜または窒化膜(シリコン酸化窒化膜など)からなるゲート絶縁膜220を半導体膜200を覆うように形成する。ゲート絶縁膜220は単層構造でも積層構造でもよい。なお、プラズマCVD法に限らず、熱酸化法などの他の方法を用いてもよい。また、熱酸化法を利用してゲート絶縁膜220を形成する際には、半導体膜200の結晶化も行い、これらの半導体膜をポリシリコン膜とすることができる。
【0044】
次に、図6(c)に示すように、ゲート絶縁膜220の全表面に、ドープドシリコン、シリサイド膜や、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を含むゲート電極形成用導電膜221を形成する。この導電膜221の厚さは例えば200nm程度である。
続いて、ゲート電極形成用導電膜221の表面にパターニング用マスク222を形成し、この状態でパターニングを行なって、図6(d)に示すように、P型の駆動回路用トランジスタを形成する側にゲート電極223を形成する。このとき、N型の画素電極用トランジスタ及びN型の駆動回路用トランジスタの側では、ゲート電極形成用導電膜221がパターニング用マスク222で覆われているので、ゲート電極形成用導電膜221はパターニングされることはない。また、ゲート電極は単層の導電膜で形成してもよく、積層構造としてもよい。
【0045】
次に、図6(e)に示すように、P型の駆動回路用トランジスタのゲート電極223と、N型の画素電極用トランジスタが形成される領域とN型の駆動回路用トランジスタが形成される領域とに残したゲート電極形成用導電膜221をマスクとして、p型不純物元素(本例ではボロン)をイオン注入する。ドーズ量は例えば約1×1015cm−2である。その結果、不純物濃度が例えば1×1020cm−3の高濃度のソース・ドレイン領域224、225がゲート電極223に対して自己整合的に形成される。ここで、ゲート電極223で覆われ、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域226となる。
【0046】
次に、図7(a)に示すように、P型の駆動回路用トランジスタの側を完全に覆い、かつ、N型の画素電極用TFT10およびN型の駆動回路用トランジスタの側のゲート電極形成領域を覆うレジストマスク等からなるパターニング用マスク227を形成する。
【0047】
次に、図7(b)に示すように、パターニング用マスク227を使用してゲート電極形成用導電膜221をパターニングし、N型の画素電極用トランジスタおよびN型の駆動回路用トランジスタのゲート電極228、229、230を形成する。
続いて、パターニング用マスク227を残したまま、n型不純物元素(本例ではリン)をイオン注入する。ドーズ量は例えば1×1015cm−2である。その結果、パターニング用マスク227に対して自己整合的的に不純物が導入され、半導体膜203、204、205中に高濃度ソース・ドレイン領域231、232、233、234、235、236が形成される。ここで、半導体膜203、204、205のうち、高濃度のリンが導入されない領域は、ゲート電極228、229、230で覆われていた領域よりも広い。すなわち、半導体膜203、204、205のうち、ゲート電極228、229、230と対向する領域の両側には高濃度ソース・ドレイン領域231、232、233、234、235、236との間に高濃度のリンが導入されない領域(後述する低濃度ソース・ドレイン領域)が形成される。
【0048】
次に、パターニング用マスク227を除去し、この状態でn型不純物元素(本例ではリン)をイオン注入する。ドーズ量は例えば1×1013cm−2である。その結果、図7(c)に示すように、半導体膜203、204、205にはゲート電極228、229、230に対して自己整合的に低濃度の不純物が導入され、低濃度ソース・ドレイン領域237、238、239、240、241、242が形成される。なお、ゲート電極228、229、230と重なる領域には不純物が導入されず、チャネル領域245、246、247が形成される。
【0049】
次に、図7(d)に示すように、ゲート電極228、229、230の表面側に第1層間絶縁膜250を形成し、フォトリソグラフィ法等によってパターニングして所定のソース電極位置、ドレイン電極位置にコンタクトホールを形成する。第1層間絶縁膜250としては、例えば、シリコン酸化窒化膜やシリコン酸化膜等のシリコンを含む絶縁膜を用いるとよい。また、単層でもよく積層膜でもよい。さらに、水素を含む雰囲気中で、熱処理を行い半導体膜の不対結合手を水素終端(水素化)する。なお、プラズマにより励起された水素を用いて水素化を行ってもよい。
続いて、この上からアルミニウム膜、クロム膜やタンタル膜などの金属膜を用いてソース電極、ドレイン電極となる導電膜251を形成する。導電膜251の厚さは例えば200nm〜300nm程度である。導電膜は単層でもよく積層膜でもよい。
続いて、ソース電極、ドレイン電極の位置にパターニング用マスク252を形成するとともに、パターニングを行って、図7(e)に示すソース電極260、261、262、263、及びドレイン電極264、265、266を同時に形成する。
【0050】
次に、図8(a)に示すように、窒化珪素等からなる第2層間絶縁膜270を形成する。この第2層間絶縁膜270の厚さは、例えば1〜2μm程度である。第2層間絶縁膜270の形成材料としては、シリコン酸化膜や有機樹脂、シリカエアロゲルなどの光を透過可能な材料が用いられる。有機樹脂としてはアクリル、ポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を用いることができる。
【0051】
次に、図8(b)に示すように、第2層間絶縁膜270をエッチング除去してドレイン電極266に達するコンタクトホール275を形成する。
【0052】
次に、図8(c)に示すように、コンタクトホール275内にも埋め込まれるように、例えばITOやフッ素をドープしてなるSnO2、さらにZnOやポリアニリン等の透明電極材料からなる膜を形成し、ソース・ドレイン領域235、236に電気的に接続する画素電極13を形成する。なお、この画素電極13がEL素子の陽極となる。
【0053】
次に、図9(a)に示すように、画素電極13を挟むように、第3絶縁層(バンク層)29を形成する。具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などのレジストを溶媒に融かしたものを、スピンコート、ディップコート等により塗布して絶縁層を形成し、絶縁層をフォトリソグラフィ技術等により同時にエッチングする。第3絶縁層29としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの合成樹脂が用いられる。なお、信号線、共通給電線、走査線等の配線を含むバンク層を形成してもよい。
【0054】
続いて、画素電極13を覆うように正孔注入層285を形成する。
本例では、形成材料を液滴にして吐出する液滴吐出装置を用いて正孔輸送層285を形成する。すなわち、ノズル114から基板11に向けて正孔注入層285の形成材料を放出する。所定量の材料が基板11上に配置されることにより、基板11上に正孔注入層285が形成される。
【0055】
また、材料が基板11上にて液状となった場合には、その流動性によって水平方向に広がろうとするものの、第3絶縁層(バンク層)の隔壁によって、その広がりが防止される。なお、処理条件や材料の特性等により、材料の流動による不都合が生じない場合には、第3絶縁層の高さを低くしたり、隔壁を用いない構造としてもよい。また、ノズル114から材料を基板11上に放出した後、基板11に対して、必要に応じて加熱あるいは光照射等の処理を行って材料を固化あるいは硬化させてもよい。
【0056】
正孔注入層の形成材料としては、例えばポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の混合物であるPEDT/PSSを用いることが望ましい。その他、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸との混合物や銅フタロシアニン(CuPc)が挙げられる。また、低分子型有機EL素子等において正孔注入層と正孔輸送層を両方形成する場合には、例えば、正孔輸送層の形成に先立って正孔注入層を画素電極側に形成し、その上に正孔輸送層を形成するのが好ましい。このように正孔注入層を正孔輸送層とともに形成することにより、駆動電圧の上昇を制御することができるとともに、駆動寿命(半減期)を長くすることができる。
【0057】
次に、図9(b)に示すように、正孔注入層285上に発光層14を形成する。
本例では、先の正孔注入層と同様に、前述した液滴吐出装置を用いてこの発光層14を形成する。すなわち、ノズル114から基板11に向けて発光層14の形成材料を液滴にして吐出する。
【0058】
発光層14の形成材料としては、高分子発光体を用いることができ、側鎖に発光基を有する高分子を用いることができるが、好ましくは共役系構造を主鎖に含むもので、特に、ポリフルオレン、ポリ−p−フェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリアリーレンビニレン、およびその誘導体が好ましい。中でもポリアリーレンビニレンおよびその誘導体が好ましい。該ポリアリーレンビニレンおよびその誘導体は、下記化学式(1)で示される繰り返し単位を全繰り返し単位の50モル%以上含む重合体である。繰り返し単位の構造にもよるが、化学式(1)で示される繰り返し単位が全繰り返し単位の70%以上であることがさらに好ましい。
−Ar−CR=CR'− …(1)
〔ここで、Arは、共役結合に関与する炭素原子数が4個以上20個以下からなるアリーレン基または複素環化合物基、R、R'はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜20の複素環化合物、シアノ基からなる群から選ばれた基を示す。〕
【0059】
該高分子蛍光体は、化学式(1)で示される繰り返し単位以外の繰り返し単位として、芳香族化合物基またはその誘導体、複素環化合物基またはその誘導体、およびそれらを組み合わせて得られる基などを含んでいてもよい。また、化学式(1)で示される繰り返し単位や他の繰り返し単位が、エーテル基、エステル基、アミド基、イミド基などを有する非共役の単位で連結されていてもよいし、繰り返し単位にそれらの非共役部分が含まれていてもよい。
【0060】
前記高分子蛍光体において化学式(1)のArとしては、共役結合に関与する炭素原子数が4個以上20個以下からなるアリーレン基または複素環化合物基であり、下記の化学式(2)で示す芳香族化合物基またはその誘導体基、複素環化合物基またはその誘導体基、およびそれらを組み合わせて得られる基などが例示される。また、低分子型有機EL素子においては低分子蛍光体例えばナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、ポリメチン系、キサテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、8−ヒドロキノリンおよびその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体等、または特開昭57−51781、同59−194393号公報等に記載されている公知のものが使用可能である。
【0061】
なお、必要に応じて、発光層上に電子輸送層を設けることができる。
電子輸送層の形成材料としては、特に限定されることなく、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等が例示される。具体的には、先の正孔輸送層の形成材料と同様に、特開昭63−70257号、同63−175860号公報、特開平2−135359号、同2−135361号、同2−209988号、同3−37992号、同3−152184号公報に記載されているもの等が例示され、特に2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウムが好適とされる。
【0062】
なお、正孔注入層(正孔輸送層)285の形成材料や電子輸送層287の形成材料を、発光層14の形成材料に混合し、発光層形成材料として使用してもよい。その場合、正孔輸送層形成材料や電子輸送層形成材料の使用量については、使用する化合物の種類等によっても異なるものの、十分な成膜性と発光特性を阻害しない量範囲でそれらを考慮して適宜決定される。通常は、発光層形成材料に対して1〜40重量%とされ、さらに好ましくは2〜30重量%とされる。
【0063】
次に、図9(c)に示すように、基板11の表面全体に、あるいはストライプ状に陰極としての対向電極16を形成する。さらに、対向電極16の外側に、色度補正膜20及び反射層21を形成する。
本例では、バンク層29による段差を利用して、色度補正膜20を前述した液滴吐出装置を用いて形成する。すなわち、色度補正膜20の形成材料を液滴にして吐出し、対向電極16の凹部に吐出する。このとき、R、G、Bの各色ごとに、対応する発光層の位置に対応させて材料を配置する。液滴吐出法を用いることにより、高分子材料や低分子材料など、基板上に様々な材料の配置が可能になる。また、液滴吐出法を用いることにより、色度補正膜を所望の位置に容易に形成することが可能となる。
【0064】
以上のプロセスにより、有機EL素子、及びN型及びP型の駆動回路用の薄膜トランジスタが完成する。
【0065】
ここで、上記した化学式(2)を示す。
【化1】
(R1〜R92は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基;炭素数6〜18のアリール基およびアリールオキシ基;ならびに炭素数4〜14の複素環化合物基からなる群から選ばれた基である。)
【0066】
これらのなかでフェニレン基、置換フェニレン基、ビフェニレン基、置換ビフェニレン基、ナフタレンジイル基、置換ナフタレンジイル基、アントラセン−9,10−ジイル基、置換アントラセン−9,10−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、置換ピリジン−2,5−ジイル基、チエニレン基および置換チエニレン基が好ましい。さらに好ましくは、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフタレンジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、チエニレン基である。
【0067】
化学式(1)のR、R’が水素またはシアノ基以外の置換基である場合について述べると、炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基などが挙げられ、メチル基、エチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基が好ましい。アリール基としては、フェニル基、4−C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12は炭素数1〜12であることを示す。以下も同様である。)、4−C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基などが例示される。
【0068】
溶媒可溶性の観点からは化学式(1)のArが、1つ以上の炭素数4〜20のアルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基、炭素数6〜18のアリール基およびアリールオキシ基ならびに炭素数4〜14の複素環化合物基から選ばれた基を有していることが好ましい。
【0069】
これらの置換基としては以下のものが例示される。炭素数4〜20のアルキル基としては、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ラウリル基などが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基が好ましい。また、炭素数4〜20のアルコキシ基としては、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ラウリルオキシ基などが挙げられ、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基が好ましい。炭素数4〜20のアルキルチオ基としては、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、デシルオキシ基、ラウリルチオ基などが挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基が好ましい。アリール基としては、フェニル基、4−C1〜C12アルコキシフェニル基、4−C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基などが例示される。アリールオキシ基としては、フェノキシ基が例示される。複素環化合物基としては2−チエニル基、2−ピロリル基、2−フリル基、2−、3−または4−ピリジル基などが例示される。これら置換基の数は、該高分子蛍光体の分子量と繰り返し単位の構成によっても異なるが、溶解性の高い高分子蛍光体を得る観点から、これらの置換基が分子量600当たり1つ以上であることがより好ましい。
【0070】
なお、前記高分子蛍光体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。蛍光の量子収率の高い高分子蛍光体を得る観点からは完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。また、ここで形成する有機エレクトロルミネッセンス素子は、薄膜からの蛍光を利用することから、該高分子蛍光体は固体状態で蛍光を有するものが用いられる。
【0071】
該高分子蛍光体に対して溶媒を使用する場合に、好適なものとしては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレンなどが例示される。高分子蛍光体の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に0.1wt%以上溶解させることができる。
また、前記高分子蛍光体としては、分子量がポリスチレン換算で103〜107であることが好ましく、それらの重合度は繰り返し構造やその割合によっても変わる。成膜性の点から一般には繰り返し構造の合計数で好ましくは4〜10000、さらに好ましくは5〜3000、特に好ましくは10〜2000である。
【0072】
このような高分子蛍光体の合成法としては、特に限定されないものの、例えばアリーレン基にアルデヒド基が2つ結合したジアルデヒド化合物と、アリーレン基にハロゲン化メチル基が2つ結合した化合物とトリフェニルホスフィンとから得られるジホスホニウム塩からのWittig反応が例示される。また、他の合成法としては、アリーレン基にハロゲン化メチル基が2つ結合した化合物からの脱ハロゲン化水素法が例示される。さらに、アリーレン基にハロゲン化メチル基が2つ結合した化合物のスルホニウム塩をアルカリで重合して得られる中間体から熱処理により該高分子蛍光体を得るスルホニウム塩分解法が例示される。いずれの合成法においても、モノマーとして、アリーレン基以外の骨格を有する化合物を加え、その存在割合を変えることにより、生成する高分子蛍光体に含まれる繰り返し単位の構造を変えることができるので、化学式(1)で示される繰り返し単位が50モル%以上となるように加減して仕込み、共重合してもよい。これらのうち、Wittig反応による方法が、反応の制御や収率の点で好ましい。
【0073】
さらに具体的に、前記高分子蛍光体の1つの例であるアリーレンビニレン系共重合体の合成法を説明する。例えば、Wittig反応により高分子蛍光体を得る場合には、例えばまず、ビス(ハロゲン化メチル)化合物、より具体的には、例えば2,5−ジオクチルオキシ−p−キシリレンジブロミドをN,N−ジメチルホルムアミド溶媒中、トリフェニルホスフィンと反応させてホスホニウム塩を合成し、これとジアルデヒド化合物、より具体的には、例えば、テレフタルアルデヒドとを、例えばエチルアルコール中、リチウムエトキシドを用いて縮合させるWittig反応により、フェニレンビニレン基と2,5−ジオクチルオキシ−p−フェニレンビニレン基を含む高分子蛍光体が得られる。このとき、共重合体を得るために2種類以上のジホスホニウム塩および/または2種類以上のジアルデヒド化合物を反応させてもよい。
これらの高分子蛍光体を発光層の形成材料として用いる場合、その純度が発光特性に影響を与えるため、合成後、再沈精製、クロマトグラフによる分別等の純化処理をすることが望ましい。
なお、前記の高分子蛍光体からなる発光層の形成材料としては、フルカラー表示をなすため、赤、緑、青の三色の発光層形成材料が用いられる。
【0074】
また、上述した発光層を形成する際、その材料をホスト/ゲスト系の発光材料、すなわちホスト材料にゲスト材料が添加分散された発光材料によって形成してもよい。
このような発光材料としては、ホスト材料として例えば高分子有機化合物や低分子材料が、またゲスト材料として得られる発光層の発光特性を変化させるための蛍光色素、あるいは燐光物質を含んでなるものが好適に用いられる。
高分子有機化合物としては、溶解性の低い材料の場合、例えば前駆体が塗布された後、以下の化学式(3)に示すように加熱硬化されることによって共役系高分子有機エレクトロルミネッセンス層となる発光層を生成し得るものがある。例えば、前駆体のスルホニウム塩の場合、加熱処理されることによりスルホニウム基が脱離し、共役系高分子有機化合物となるもの等がある。
また、溶解性の高い材料では、材料をそのまま塗布した後、溶媒を除去して発光層にし得るものもある。
【0075】
【化2】
【0076】
前記の高分子有機化合物は固体で強い蛍光を持ち、均質な固体超薄膜を形成することができる。しかも、形成能に富みITO電極との密着性も高く、さらに、固化した後は強固な共役系高分子膜を形成する。
【0077】
このような高分子有機化合物としては、例えばポリアリーレンビニレンが好ましい。ポリアリーレンビニレンは水系溶媒あるいは有機溶媒に可溶で第2の基体11に塗布する際の塗布液への調製が容易であり、さらに一定条件下でポリマー化することができるため、光学的にも高品質の薄膜を得ることができる。
このようなポリアリーレンビニレンとしては、PPV(ポリ(パラ−フェニレンビニレン))、MO−PPV(ポリ(2,5−ジメトキシ−1,4−フェニレンビニレン))、CN−PPV(ポリ(2,5−ビスヘキシルオキシ−1,4−フェニレン−(1−シアノビニレン)))、MEH−PPV(ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)]−パラ−フェニレンビニレン)、等のPPV誘導体、PTV(ポリ(2,5−チエニレンビニレン))等のポリ(アルキルチオフェン)、PFV(ポリ(2,5−フリレンビニレン))、ポリ(パラフェニレン)、ポリアルキルフルオレン等が挙げられるが、なかでも化学式(4)に示すようなPPVまたはPPV誘導体の前駆体からなるものや、化学式(5)に示すようなポリアルキルフルオレン(具体的には化学式(6)に示すようなポリアルキルフルオレン系共重合体)が特に好ましい。
PPV等は強い蛍光を持ち、二重結合を形成するπ電子がポリマー鎖上で非極在化している導電性高分子でもあるため、高性能の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【0078】
【化3】
【0079】
【化4】
【0080】
【化5】
【0081】
なお、前記PPV薄膜の他に発光層を形成し得る高分子有機化合物や低分子材料、すなわち本例においてホスト材料として用いられるものは、例えばアルミキノリノール錯体(Alq3)やジスチリルビフェニル、さらに化学式(7)に示すBeBq2やZn(OXZ)2、そしてTPD、ALO、DPVBi等の従来より一般的に用いられているものに加え、ピラゾリンダイマー、キノリジンカルボン酸、ベンゾピリリウムパークロレート、ベンゾピラノキノリジン、ルブレン、フェナントロリンユウロピウム錯体等が挙げられ、これらの1種または2種以上を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用組成物を用いることができる。
【0082】
【化6】
【0083】
一方、このようなホスト材料に添加されるゲスト材料としては、前記したように蛍光色素や燐光物質が挙げられる。特に蛍光色素は、発光層の発光特性を変化させることができ、例えば、発光層の発光効率の向上、または光吸収極大波長(発光色)を変えるための手段としても有効である。すなわち、蛍光色素は単に発光層材料としてではなく、発光機能そのものを担う色素材料として利用することができる。例えば、共役系高分子有機化合物分子上のキャリア再結合で生成したエキシトンのエネルギーを蛍光色素分子上に移すことができる。この場合、発光は蛍光量子効率が高い蛍光色素分子からのみ起こるため、発光層の電流量子効率も増加する。したがって、発光層の形成材料中に蛍光色素を加えることにより、同時に発光層の発光スペクトルも蛍光分子のものとなるので、発光色を変えるための手段としても有効となる。
【0084】
なお、ここでいう電流量子効率とは、発光機能に基づいて発光性能を考察するための尺度であって、下記式により定義される。
ηE =放出されるフォトンのエネルギー/入力電気エネルギー
そして、蛍光色素のドープによる光吸収極大波長の変換によって、例えば赤、青、緑の3原色を発光させることができ、その結果フルカラー表示体を得ることが可能となる。
さらに蛍光色素をドーピングすることにより、エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を大幅に向上させることができる。
【0085】
蛍光色素としては、赤色の発色光を発光する発光層を形成する場合、レーザー色素のDCM−1、あるいはローダミンまたはローダミン誘導体、ペニレン等を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素をPPVなどホスト材料にドープすることにより、発光層を形成することができるが、これらの蛍光色素は水溶性のものが多いので、水溶性を有するPPV前駆体であるスルホニウム塩にドープし、その後、加熱処理すれば、より均一な発光層の形成が可能になる。このような蛍光色素として具体的には、ローダミンB、ローダミンBベース、ローダミン6G、ローダミン101過塩素酸塩等が挙げられ、これらを2種以上混合したものであってもよい。
【0086】
また、緑色の発色光を発光する発光層を形成する場合、キナクリドン、ルブレン、DCJTおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素についても、前記の蛍光色素と同様、PPVなどホスト材料にドープすることにより、発光層を形成することができるが、これらの蛍光色素は水溶性のものが多いので、水溶性を有するPPV前駆体であるスルホニウム塩にドープし、その後、加熱処理すれば、より均一な発光層の形成が可能になる。
【0087】
さらに、青色の発色光を発光する発光層を形成する場合、ジスチリルビフェニルおよびその誘導体を用いるのが好ましい。これらの蛍光色素についても、前記の蛍光色素と同様、PPVなどホスト材料にドープすることにより、発光層を形成することができるが、これらの蛍光色素は水溶性のものが多いので、水溶性を有するPPV前駆体であるスルホニウム塩にドープし、その後、加熱処理すれば、より均一な発光層の形成が可能になる。
【0088】
また、青色の発色光を有する他の蛍光色素としては、クマリンおよびその誘導体を挙げることができる。これらの蛍光色素は、PPVと相溶性がよく発光層の形成が容易である。また、これらのうち特にクマリンは、それ自体は溶媒に不溶であるものの、置換基を適宜に選択することによって溶解性を増し、溶媒に可溶となるものもある。このような蛍光色素として具体的には、クマリン−1、クマリン−6、クマリン−7、クマリン120、クマリン138、クマリン152、クマリン153、クマリン311、クマリン314、クマリン334、クマリン337、クマリン343等が挙げられる。
【0089】
さらに、別の青色の発色光を有する蛍光色素としては、テトラフェニルブタジエン(TPB)またはTPB誘導体、DPVBi等を挙げることができる。これらの蛍光色素は、前記赤色蛍光色素等と同様に水溶液に可溶であり、またPPVと相溶性がよく発光層の形成が容易である。
以上の蛍光色素については、各色ともに1種のみを用いてもよく、また2種以上を混合して用いてもよい。
なお、このような蛍光色素としては、化学式(8)に示すようなものや、化学式(9)に示すようなもの、さらに化学式(10)に示すようなものが用いられる。
【0090】
【化7】
【0091】
【化8】
【0092】
【化9】
【0093】
これらの蛍光色素については、前記共役系高分子有機化合物等からなるホスト材料に対し、後述する方法によって0.5〜10wt%添加するのが好ましく、1.0〜5.0wt%添加するのがより好ましい。蛍光色素の添加量が多過ぎると得られる発光層の耐候性および耐久性の維持が困難となり、一方、添加量が少な過ぎると、前述したような蛍光色素を加えることによる効果が十分に得られないからである。
【0094】
また、ホスト材料に添加されるゲスト材料としての燐光物質としては、化学式(11)に示すIr(ppy)3、Pt(thpy)2、PtOEPなどが好適に用いられる。
【0095】
【化10】
【0096】
なお、前記の化学式(11)に示した燐光物質をゲスト材料とした場合、ホスト材料としては、特に化学式(12)に示すCBP、DCTA、TCPBや、前記したDPVBi、Alq3が好適に用いられる。
また、前記蛍光色素と燐光物質については、これらを共にゲスト材料としてホスト材料に添加するようにしてもよい。
【0097】
【化11】
【0098】
なお、このようなホスト/ゲスト系の発光物質によって上述した発光層を形成する場合、ホスト材料とゲスト材料とを予め設定した量比で同時に吐出することにより、ホスト材料に所望する量のゲスト材料が添加された発光物質による発光層を形成することができる。
【0099】
また、上述した例では、発光層の下層として正孔輸送層を形成し、上層として電子輸送層を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば正孔輸送層と電子輸送層とのうちの一方のみを形成するようにしてもよく、また、正孔輸送層に代えて正孔注入層を形成するようにしてもよく、さらに発光層のみを単独で形成するようにしてもよい。
【0100】
さらに、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に加えて、ホールブロッキング層を例えば発光層の対向電極側に形成して、発光層の長寿命化を図ってもよい。このようなホールブロッキング層の形成材料としては、例えば化学式(13)に示すBCPや化学式(14)で示すBAlqが用いられるが、長寿命化の点ではBAlqの方が好ましい。
【0101】
【化12】
【0102】
【化13】
【0103】
図10〜15は、本発明の電子機器の実施例を示している。
本例の電子機器は、上述した有機EL表示装置等の本発明の発光装置を表示手段として備えている。
図10は、テレビ画像やコンピュータ送られる文字や画像を表示する表示装置の一例を示している。図10において、符号1000は本発明の発光装置を用いた表示装置本体を示している。なお、表示装置本体1000は、上述した有機EL表示装置を用いることにより、大画面にも対応できる。
また、図11は、車載用のナビゲーション装置の一例を示している。図11において、符号1010はナビゲーション装置本体を示し、符号1011は本発明の発光装置を用いた表示部(表示手段)を示している。
また、図12は、携帯型の画像記録装置(ビデオカメラ)の一例を示している。図12において、符号1020は記録装置本体を示し、符号1021は本発明の発光装置を用いた表示部を示している。
また、図13は、携帯電話の一例を示している。図13において、符号1030は携帯電話本体を示し、符号1031は本発明の発光装置を用いた表示部(表示手段)を示している。
また、図14は、ワープロ、パソコンなどの情報処理装置の一例を示している。図14において、符号1040は情報処理装置を示し、符号1041は情報処理装置本体、符号1042はキーボードなどの入力部、符号1043は本発明の発光装置を用いた表示部を示している。
また、図15は、腕時計型電子機器の一例を示している。図15において、符号1050は時計本体を示し、符号1051は本発明の発光装置を用いた表示部を示している。
図10〜15に示す電子機器は、本発明の発光装置を表示手段として備えているので、観察される光の色度の最適化が図られ、良好な表示性能が得られる。
【0104】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0105】
【発明の効果】
本発明の発光装置によれば、光の取り出し側とは反対側に配置された光学機能膜によって、発光層の発光光の色度が補正されることにより、光の色度の最適化が図られる。また、発光層から発せられた光の一部の光に対してのみ、色度の補正を行うことにより、光の色度補正を行う場合であっても、輝度低下を抑制することができる。これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【0106】
また、本発明の発光装置の製造方法によれば、輝度の低下が抑制されかつ、光の色度が最適化された発光装置を製造することができる。
【0107】
また、本発明の電子機器によれば、光の色度が最適化された発光装置を備えることから、表示性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の発光装置の一実施形態に係る有機EL表示装置を概念的に示す図である。
【図2】 本発明の発光装置を有機EL表示装置に適用した他の形態例を概念的に示す図である。
【図3】 有機EL表示装置の回路構造の一例を示す回路図である。
【図4】 有機EL表示装置における画素部の平面構造の一例を示す平面図である。
【図5】 画素部(有機EL素子)の断面構造を拡大して示す図である。
【図6】 本発明の電気光学装置の製造方法を有機EL素子を備える表示装置を製造するプロセスに適用した実施例を説明するための図である。
【図7】 本発明の電気光学装置の製造方法を有機EL素子を備える表示装置を製造するプロセスに適用した実施例を説明するための図である。
【図8】 本発明の電気光学装置の製造方法を有機EL素子を備える表示装置を製造するプロセスに適用した実施例を説明するための図である。
【図9】 本発明の電気光学装置の製造方法を有機EL素子を備える表示装置を製造するプロセスに適用した実施例を説明するための図である。
【図10】 本発明の電子機器の実施例を示す図である。
【図11】 本発明の電子機器の他の実施例を示す図である。
【図12】 本発明の電子機器の他の実施例を示す図である。
【図13】 本発明の電子機器の他の実施例を示す図である。
【図14】 本発明の電子機器の他の実施例を示す図である。
【図15】 本発明の電子機器の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
10…有機EL表示装置(発光装置)、11…基板、13…陽極(画素電極、電極層)、14…発光層、16…陰極(対向電極、電極層)、20…色度補正膜(光学機能膜)、21…反射層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device including a light emitting layer, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a light emitting device including a light emitting layer, for example, there is an organic EL display device including an organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) element. In general, an organic EL element has an organic functional layer including a light emitting layer disposed between two opposing electrodes.
[0003]
When performing color display, the organic EL display device has a light emitting layer that emits light of a predetermined chromaticity for each of R (red), G (green), and B (blue) colors. On the substrate, light emitting layers corresponding to the respective colors are arranged in a predetermined arrangement.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The chromaticity of light emitted from the light emitting layer can be obtained, for example, by appropriately selecting a material for forming the light emitting layer. However, when the chromaticity of the emitted light of the light emitting layer is far from the target value, it is necessary to correct the chromaticity of the emitted light.
However, when the chromaticity of the emitted light is corrected, there is a possibility that the luminance is lowered and the light extraction efficiency is lowered.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a light-emitting device that can optimize the chromaticity of light and has high light extraction efficiency, and a method for manufacturing the same. .
Another object of the present invention is to provide an electronic device with improved display performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the light-emitting device of the present invention includes: Includes three types of light-emitting layers corresponding to red, green, and blue, respectively Luminescent layer And a reflective layer that is disposed on the side opposite to the side from which the emitted light of the light emitting layer is extracted and reflects light from the light emitting layer, Above At least one of the three light emitting layers For the light emitting layer, the light emitting layer And between the reflective layer and Of the emitted light wavelength Change Light absorption type With optical functional film , It is characterized by having.
According to the above light emitting device, light of a predetermined chromaticity is emitted by the light emitting layer, and the emitted light is extracted from a predetermined extraction side. The emitted light emitted toward the side opposite to the light extraction side passes through the optical function film, is reflected by the reflective layer, and is extracted from the extraction side. The extracted light includes light reflected by the reflection layer described above and light emitted from the beginning toward the extraction side. Of the above, the former light changes its chromaticity by entering the optical functional film. This optimizes the chromaticity of the light extracted from the light emitting device. The latter light among the above is extracted without entering the optical function film. As described above, in the above light emitting device, the optical characteristics are changed only for a part of the light emitted from the light emitting layer, so that a decrease in luminance is suppressed.
[0007]
In the above light emitting device, The optical functional film is arranged separately for each of red, green, and blue colors. Is preferred.
By arranging the optical functional film for the light emitting layer that emits light of a color that needs to be corrected, the chromaticity of the light is reliably optimized.
[0008]
In the above light emitting device, for example, an electrode that transmits the light emitted from the light emitting layer is disposed on the side opposite to the light emitting light extraction side with respect to the light emitting layer. The electrode is disposed between the light emitting layer.
In this case, the emitted light is reflected by the reflective layer after passing through the electrode and the optical function film on the side opposite to the predetermined emission light extraction side. Further, when emitted light is incident on the optical functional film, the chromaticity of the light changes.
[0009]
In the light emitting device, the optical function film may protect the light emitting layer from a predetermined substance. Examples of the predetermined substance include water, oxygen, and a metal substance.
Since the light emitting layer is protected from a predetermined substance by the optical functional film, the light emitting layer is prevented from being deteriorated.
[0010]
In the above light emitting device, in addition to the optical function film, another optical function film disposed on the light extraction side may be provided.
In this case, since the chromaticity of the light emitted from the light emitting layer changes on both the light extraction side and the opposite side with respect to the light emitting layer, the light chromaticity can be further optimized.
[0011]
Examples of the light emitting layer include an organic EL layer.
As the optical function film, for example, a chromaticity correction film for correcting the chromaticity of light is used.
An example of the chromaticity correction film is a color filter.
[0012]
An electronic apparatus according to the present invention includes the light-emitting device described above.
According to the above electronic device, since the above-described light emitting device is provided, the chromaticity of light is optimized and good display performance is obtained.
[0013]
The manufacturing method of the light emitting device of the present invention is as follows: Includes three types of light-emitting layers corresponding to red, green, and blue, respectively Luminescent layer Forming a reflective layer that is disposed on the side opposite to the side from which the emitted light of the light emitting layer is extracted and reflects light from the light emitting layer; Above At least one of the three light emitting layers For the light emitting layer Disposed between the light emitting layer and the reflective layer; Of the emitted light wavelength Forming an optical functional film that changes , With For each of red, green, and blue, the observed light is the light emitted from the light emitting layer toward the extraction side from the beginning, and the light emitted from the light emitting layer and reflected by the reflective layer. Include It is characterized by that.
According to the above manufacturing method, it is possible to manufacture a light emitting device in which a decrease in luminance is suppressed and the chromaticity of light is optimized.
[0014]
In the above method for manufacturing a light emitting device, at least one of the optical functional film and the reflective layer may be formed by a droplet discharge method.
According to the above manufacturing method, the optical functional film can be easily formed at a desired position by using the droplet discharge method.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings. Note that in each drawing to be referred to, the scale may be different from the actual one in order to make the size recognizable on the drawing.
FIG. 1 is a diagram conceptually showing an organic EL display device according to an embodiment of a light emitting device of the present invention. In FIG. 1, an organic
In addition, the code |
[0016]
In the organic EL display device, the holes injected from the anode side and the electrons injected from the cathode side recombine in the light emitting layer, and light is emitted via the excited state (light emission when the excited state is lost). Wake up. In addition, by appropriately selecting a material for forming the light emitting layer, emitted light having a predetermined chromaticity can be obtained. As a material for forming the light emitting layer, for example, a low molecular weight organic light emitting dye or a polymer light emitting material, that is, a light emitting material composed of various fluorescent materials or phosphorescent materials is used.
Note that layers having specific functions such as a hole injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer are appropriately formed between the anode and the light-emitting layer and between the cathode and the light-emitting layer, respectively. In addition, electrical control for light emission is performed through a circuit element unit including an active element or the like.
[0017]
The organic
[0018]
In the back emission type organic
[0019]
Here, since the
Similarly, materials for forming the
[0020]
The
Further, the
Furthermore, the
The
[0021]
Moreover, as a forming material of the
The
[0022]
Note that the
[0023]
Examples of the discharge technology of the droplet discharge method include a charge control method, a pressure vibration method, an electromechanical conversion method, an electrothermal conversion method, and an electrostatic suction method. In the charge control method, a charge is applied to a material by a charging electrode, and the flight direction of the material is controlled by a deflection electrode and discharged from a nozzle. Moreover, the pressure vibration system is 30 kg / cm for the material. 2 When a control voltage is not applied, the material moves straight and is ejected from the nozzle. When a control voltage is applied, the material is electrostatically discharged between the materials. Repulsion occurs and the material is scattered and not discharged from the nozzle. The electromechanical conversion method utilizes the property that a piezoelectric element (piezoelectric element) is deformed by receiving a pulse-like electric signal. The piezoelectric element is deformed through a flexible substance in a space where material is stored. Pressure is applied, and the material is extruded from this space and discharged from the nozzle. In the electrothermal conversion method, a material is rapidly vaporized by a heater provided in a space in which the material is stored to generate bubbles, and the material in the space is discharged by the pressure of the bubbles. In the electrostatic attraction method, a minute pressure is applied in a space in which the material is stored, a meniscus of the material is formed on the nozzle, and an electrostatic attractive force is applied in this state before the material is drawn out. In addition to this, techniques such as a system that uses a change in the viscosity of a fluid due to an electric field and a system that uses a discharge spark are also applicable.
[0024]
The droplet discharge method has an advantage that a material is less wasted and a desired amount of material can be accurately disposed at a desired position.
[0025]
The sealing portion 17 prevents water and oxygen from entering and prevents the
[0026]
In the
[0027]
FIG. 2 shows another embodiment in which the light emitting device of the present invention is applied to an organic EL display device. The
[0028]
In the top emission type organic
[0029]
In the
Of the light emitted from the
In the case of the top emission type, since light is extracted from the opposite side of the substrate, there is an advantage that the aperture ratio of the pixel can be increased.
[0030]
Next, the
FIG. 3 shows an example of the circuit structure of the
[0031]
As shown in FIG. 3, the
[0032]
For the
[0033]
As shown in FIG. 4, the planar structure of each
[0034]
Under such a configuration, when the
[0035]
FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional structure of the pixel portion 102 (organic EL element).
In FIG. 5, the organic EL element includes a substrate, an anode 13 (pixel electrode) made of a transparent electrode material, a hole injection layer (hole transport layer) 285 capable of injecting or transporting holes, and an electro-optical material. A light emitting layer 14 (organic EL layer) containing one organic EL material, a cathode 16 (counter electrode) provided on the upper surface of the
In addition, a
[0036]
In this example, the
[0037]
The
[0038]
The pixel electrode (anode) 13 is disposed on the upper surface of the second
In FIG. 5, the
Further, when the materials of the first
[0039]
In addition, regions of the
[0040]
Next, an embodiment in which the method for manufacturing a light emitting device of the present invention is applied to the above-described process for manufacturing the organic EL display device will be described with reference to FIGS. In this example, a process for simultaneously manufacturing an organic EL element including the above-described
[0041]
First, as shown in FIG. 6A, a
[0042]
Next, the temperature of the
Subsequently, a crystallization process such as a laser annealing method or a rapid heating method (such as a lamp annealing method or a thermal annealing method) is performed on the semiconductor film 200 to crystallize the semiconductor film 200 into a polysilicon film. In the laser annealing method, for example, a line beam having a beam length of 400 mm is used with an excimer laser, and the output intensity thereof is, for example, 200 mJ / cm. 2 And Note that the second harmonic or the third harmonic of the YAG laser may be used. As for the line beam, it is preferable to scan the line beam so that a portion corresponding to 90% of the peak value of the laser intensity in the short dimension direction overlaps each region.
[0043]
Next, as shown in FIG. 6B, unnecessary portions of the semiconductor film (polysilicon film) 200 are removed by patterning using a photolithography method or the like, and corresponding to each formation region of the thin film transistor, Island-shaped
Subsequently, a
[0044]
Next, as shown in FIG. 6C, a gate electrode forming conductive film containing doped silicon, a silicide film, or a metal such as aluminum, tantalum, molybdenum, titanium, or tungsten on the entire surface of the
Subsequently, a
[0045]
Next, as shown in FIG. 6E, the
[0046]
Next, as shown in FIG. 7A, the P-type driving circuit transistor side is completely covered, and the N-type
[0047]
Next, as shown in FIG. 7B, the
Subsequently, an n-type impurity element (phosphorus in this example) is ion-implanted while the
[0048]
Next, the
[0049]
Next, as shown in FIG. 7D, a first
Subsequently, a
Subsequently, a
[0050]
Next, as shown in FIG. 8A, a second
[0051]
Next, as shown in FIG. 8B, the second
[0052]
Next, as shown in FIG. 8C, a film made of, for example, SnO2 doped with ITO or fluorine, and a transparent electrode material such as ZnO or polyaniline is formed so as to be embedded in the
[0053]
Next, as shown in FIG. 9A, a third insulating layer (bank layer) 29 is formed so as to sandwich the
[0054]
Subsequently, a
In this example, the
[0055]
In addition, when the material becomes liquid on the
[0056]
As a material for forming the hole injection layer, for example, PEDT / PSS which is a mixture of polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid is desirably used. Other examples include a mixture of polyaniline and polystyrene sulfonic acid and copper phthalocyanine (CuPc). In the case of forming both a hole injection layer and a hole transport layer in a low molecular weight organic EL device or the like, for example, the hole injection layer is formed on the pixel electrode side prior to the formation of the hole transport layer, A hole transport layer is preferably formed thereon. By forming the hole injection layer together with the hole transport layer in this manner, it is possible to control the increase in driving voltage and to increase the driving life (half life).
[0057]
Next, as shown in FIG. 9B, the
In this example, the
[0058]
As the material for forming the light-emitting
-Ar-CR = CR'- (1)
[Wherein Ar is an arylene group or heterocyclic compound group having 4 to 20 carbon atoms involved in the conjugated bond, R and R ′ are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. , A group selected from the group consisting of an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a heterocyclic compound having 4 to 20 carbon atoms, and a cyano group. ]
[0059]
The polymeric fluorescent substance includes an aromatic compound group or a derivative thereof, a heterocyclic compound group or a derivative thereof, and a group obtained by combining them as a repeating unit other than the repeating unit represented by the chemical formula (1). May be. In addition, the repeating unit represented by the chemical formula (1) and other repeating units may be linked by a non-conjugated unit having an ether group, an ester group, an amide group, an imide group, or the like, Non-conjugated moieties may be included.
[0060]
In the polymer fluorescent substance, Ar in the chemical formula (1) is an arylene group or a heterocyclic compound group having 4 to 20 carbon atoms involved in the conjugated bond, and is represented by the following chemical formula (2). Examples include an aromatic compound group or a derivative group thereof, a heterocyclic compound group or a derivative group thereof, and a group obtained by combining them. In the low molecular organic EL device, low molecular phosphors such as naphthalene derivatives, anthracene derivatives, perylene derivatives, polymethine-based, xanthene-based, coumarin-based, cyanine-based dyes, 8-hydroquinoline and metal complexes of derivatives thereof. , Aromatic amines, tetraphenylcyclopentadiene derivatives and the like, or known ones described in JP-A-57-51781 and 59-194393 can be used.
[0061]
In addition, an electron carrying layer can be provided on a light emitting layer as needed.
The material for forming the electron transport layer is not particularly limited, but is an oxadiazole derivative, anthraquinodimethane and its derivative, benzoquinone and its derivative, naphthoquinone and its derivative, anthraquinone and its derivative, tetracyanoanthraquinodimethane And derivatives thereof, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, and the like. Specifically, as with the material for forming the hole transport layer, JP-A-63-70257, JP-A-63-175860, JP-A-2-135359, JP-A-2-135361, and JP-A-2-209888 are disclosed. And the like described in JP-A-3-379992 and 3-152184, particularly 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4. -Oxadiazole, benzoquinone, anthraquinone, tris (8-quinolinol) aluminum are preferred.
[0062]
Note that a material for forming the hole injection layer (hole transport layer) 285 or a material for forming the electron transport layer 287 may be mixed with the material for forming the
[0063]
Next, as shown in FIG. 9C, the
In this example, the
[0064]
Through the above process, an organic EL element and a thin film transistor for N-type and P-type drive circuits are completed.
[0065]
Here, the above chemical formula (2) is shown.
[Chemical 1]
(R1 to R92 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group and an alkylthio group; an aryl group and aryloxy group having 6 to 18 carbon atoms; and a heterocyclic compound having 4 to 14 carbon atoms. A group selected from the group consisting of groups.)
[0066]
Among these, phenylene group, substituted phenylene group, biphenylene group, substituted biphenylene group, naphthalenediyl group, substituted naphthalenediyl group, anthracene-9,10-diyl group, substituted anthracene-9,10-diyl group, pyridine-2, 5-diyl group, substituted pyridine-2,5-diyl group, thienylene group and substituted thienylene group are preferred. More preferred are a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalenediyl group, a pyridine-2,5-diyl group, and a thienylene group.
[0067]
When R and R ′ in the chemical formula (1) are hydrogen or a substituent other than a cyano group, the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group. Hexyl group, heptyl group, octyl group, decyl group, lauryl group and the like, and methyl group, ethyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group are preferable. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 4-C1-C12 alkoxyphenyl group (C1-C12 indicates that the number of carbon atoms is 1-12, and the same shall apply hereinafter), a 4-C1-C12 alkylphenyl group, 1 -A naphthyl group, 2-naphthyl group, etc. are illustrated.
[0068]
From the viewpoint of solvent solubility, Ar in the chemical formula (1) is one or more alkyl groups having 4 to 20 carbon atoms, alkoxy groups and alkylthio groups, aryl groups and aryloxy groups having 6 to 18 carbon atoms, and 4 to 4 carbon atoms. It preferably has a group selected from 14 heterocyclic compound groups.
[0069]
Examples of these substituents are as follows. Examples of the alkyl group having 4 to 20 carbon atoms include a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, and a lauryl group, and a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group are preferable. Examples of the alkoxy group having 4 to 20 carbon atoms include a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group, an octyloxy group, a decyloxy group, a lauryloxy group, and the like, such as a pentyloxy group and a hexyloxy group. , A heptyloxy group and an octyloxy group are preferable. Examples of the alkylthio group having 4 to 20 carbon atoms include a butylthio group, a pentylthio group, a hexylthio group, a heptylthio group, an octylthio group, a decyloxy group, and a laurylthio group, and a pentylthio group, a hexylthio group, a heptylthio group, and an octylthio group are preferable. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 4-C1-C12 alkoxyphenyl group, a 4-C1-C12 alkylphenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group. A phenoxy group is illustrated as an aryloxy group. Examples of the heterocyclic compound group include a 2-thienyl group, 2-pyrrolyl group, 2-furyl group, 2-, 3- or 4-pyridyl group. The number of these substituents varies depending on the molecular weight of the polymeric fluorescent substance and the constitution of the repeating unit, but from the viewpoint of obtaining a highly soluble polymeric fluorescent substance, these substituents are one or more per 600 molecular weight. It is more preferable.
[0070]
The polymeric fluorescent substance may be a random, block or graft copolymer, or may be a polymer having an intermediate structure thereof, for example, a random copolymer having a block property. . From the viewpoint of obtaining a polymer fluorescent substance having a high fluorescence quantum yield, a random copolymer having a block property and a block or graft copolymer are preferable to a complete random copolymer. Moreover, since the organic electroluminescent element formed here utilizes fluorescence from a thin film, the polymer fluorescent substance having fluorescence in a solid state is used.
[0071]
When a solvent is used for the polymeric fluorescent substance, preferred examples include chloroform, methylene chloride, dichloroethane, tetrahydrofuran, toluene, xylene and the like. Although depending on the structure and molecular weight of the polymeric fluorescent substance, it can usually be dissolved in these solvents in an amount of 0.1 wt% or more.
Moreover, as said polymeric fluorescent substance, it is preferable that molecular weight is 103-107 in polystyrene conversion, Their polymerization degree changes also with a repeating structure and its ratio. In general, the total number of repeating structures is preferably 4 to 10000, more preferably 5 to 3000, and particularly preferably 10 to 2000 from the viewpoint of film formability.
[0072]
The method for synthesizing such a polymeric fluorescent substance is not particularly limited. For example, a dialdehyde compound in which two aldehyde groups are bonded to an arylene group, a compound in which two halogenated methyl groups are bonded to an arylene group, and triphenyl A Wittig reaction from a diphosphonium salt obtained from phosphine is exemplified. As another synthesis method, a dehydrohalogenation method from a compound in which two halogenated methyl groups are bonded to an arylene group is exemplified. Further, a sulfonium salt decomposition method for obtaining the polymeric fluorescent substance by heat treatment from an intermediate obtained by polymerizing a sulfonium salt of a compound having two halogenated methyl groups bonded to an arylene group with an alkali is exemplified. In any of the synthesis methods, a compound having a skeleton other than an arylene group is added as a monomer, and by changing the abundance ratio, the structure of the repeating unit contained in the generated polymeric fluorescent substance can be changed. The repeating unit represented by (1) may be added and adjusted so as to be 50 mol% or more and copolymerized. Among these, the method by Wittig reaction is preferable in terms of reaction control and yield.
[0073]
More specifically, a method for synthesizing an arylene vinylene copolymer, which is one example of the polymeric fluorescent substance, will be described. For example, when obtaining a polymeric fluorescent substance by Wittig reaction, for example, first, a bis (halogenated methyl) compound, more specifically, for example, 2,5-dioctyloxy-p-xylylene dibromide is converted to N, N- A phosphonium salt is synthesized by reacting with triphenylphosphine in a dimethylformamide solvent, and this is condensed with a dialdehyde compound, more specifically, for example, terephthalaldehyde using, for example, lithium ethoxide in ethyl alcohol. By the Wittig reaction, a polymeric fluorescent substance containing a phenylene vinylene group and a 2,5-dioctyloxy-p-phenylene vinylene group is obtained. At this time, in order to obtain a copolymer, two or more kinds of diphosphonium salts and / or two or more kinds of dialdehyde compounds may be reacted.
When these polymeric fluorescent substances are used as a material for forming a light emitting layer, the purity affects the light emission characteristics. Therefore, it is desirable to carry out a purification treatment such as reprecipitation purification and fractionation by chromatography after synthesis.
As the material for forming the light emitting layer made of the above-described polymeric fluorescent material, light emitting layer forming materials of three colors of red, green, and blue are used for full color display.
[0074]
Further, when the light emitting layer described above is formed, the material may be formed of a host / guest light emitting material, that is, a light emitting material in which a guest material is added and dispersed in the host material.
As such a light emitting material, for example, a high molecular organic compound or a low molecular weight material as a host material, or a fluorescent dye or a phosphorescent material for changing the light emitting characteristics of a light emitting layer obtained as a guest material is used. Preferably used.
As the polymer organic compound, in the case of a material having low solubility, for example, after a precursor is applied, the polymer organic compound becomes a conjugated polymer organic electroluminescence layer by being heated and cured as shown in the following chemical formula (3). Some can produce a light emitting layer. For example, in the case of a sulfonium salt as a precursor, there are those in which a sulfonium group is eliminated by heat treatment to become a conjugated polymer organic compound.
In addition, some highly soluble materials can be used as a light emitting layer by applying the material as it is and then removing the solvent.
[0075]
[Chemical formula 2]
[0076]
The polymer organic compound is solid and has strong fluorescence, and can form a uniform solid ultrathin film. In addition, it has high forming ability and high adhesion to the ITO electrode, and further, after solidification, forms a strong conjugated polymer film.
[0077]
As such a high molecular organic compound, for example, polyarylene vinylene is preferable. Since polyarylene vinylene is soluble in an aqueous solvent or an organic solvent, it can be easily prepared into a coating solution when applied to the
Examples of such polyarylene vinylene include PPV (poly (para-phenylene vinylene)), MO-PPV (poly (2,5-dimethoxy-1,4-phenylene vinylene)), CN-PPV (poly (2,5 -Bishexyloxy-1,4-phenylene- (1-cyanovinylene))), MEH-PPV (poly [2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy)]-para-phenylenevinylene), etc. , Poly (alkylthiophene) such as PTV (poly (2,5-thienylene vinylene)), PFV (poly (2,5-furylene vinylene)), poly (paraphenylene), polyalkylfluorene, and the like. Among them, those composed of precursors of PPV or PPV derivatives as shown in chemical formula (4), and polymers as shown in chemical formula (5) Rukirufluorene (specifically, a polyalkylfluorene copolymer as shown in chemical formula (6)) is particularly preferred.
Since PPV or the like is a conductive polymer having strong fluorescence and π electrons forming a double bond being nonpolarized on the polymer chain, a high-performance organic electroluminescence device can be obtained.
[0078]
[Chemical 3]
[0079]
[Formula 4]
[0080]
[Chemical formula 5]
[0081]
In addition to the PPV thin film, a high molecular organic compound or a low molecular material capable of forming a light emitting layer, that is, a material used as a host material in this example is, for example, an aluminum quinolinol complex (Alq 3 ), Distyrylbiphenyl, and BeBq represented by chemical formula (7) 2 And Zn (OXZ) 2 In addition to conventionally used ones such as TPD, ALO, and DPVBi, pyrazoline dimer, quinolidinecarboxylic acid, benzopyrylium perchlorate, benzopyranoquinolidine, rubrene, phenanthroline europium complex, etc. The composition for organic electroluminescent elements which is mentioned and contains these 1 type (s) or 2 or more types can be used.
[0082]
[Chemical 6]
[0083]
On the other hand, examples of the guest material added to such a host material include fluorescent dyes and phosphorescent substances as described above. In particular, the fluorescent dye can change the light emission characteristics of the light emitting layer, and is effective, for example, as a means for improving the light emission efficiency of the light emitting layer or changing the light absorption maximum wavelength (light emission color). That is, the fluorescent dye can be used not only as a light emitting layer material but also as a dye material having a light emitting function itself. For example, the energy of exciton generated by carrier recombination on a conjugated polymer organic compound molecule can be transferred onto the fluorescent dye molecule. In this case, since light emission occurs only from fluorescent dye molecules having high fluorescence quantum efficiency, the current quantum efficiency of the light emitting layer is also increased. Therefore, by adding a fluorescent dye to the material for forming the light emitting layer, the emission spectrum of the light emitting layer simultaneously becomes that of the fluorescent molecule, which is effective as a means for changing the emission color.
[0084]
The current quantum efficiency here is a scale for considering the light emission performance based on the light emission function, and is defined by the following equation.
ηE = emitted photon energy / input electric energy
Then, by converting the light absorption maximum wavelength by doping the fluorescent dye, for example, three primary colors of red, blue, and green can be emitted, and as a result, a full color display can be obtained.
Furthermore, the luminous efficiency of the electroluminescence element can be significantly improved by doping with a fluorescent dye.
[0085]
As the fluorescent dye, in the case of forming a light emitting layer that emits red colored light, it is preferable to use the laser dye DCM-1, rhodamine or rhodamine derivative, penylene, or the like. A light emitting layer can be formed by doping a host material such as PPV with these fluorescent dyes. However, since many of these fluorescent dyes are water-soluble, they are added to a sulfonium salt that is a water-soluble PPV precursor. Doping and then heat treatment makes it possible to form a more uniform light emitting layer. Specific examples of such fluorescent dyes include rhodamine B, rhodamine B base, rhodamine 6G, rhodamine 101 perchlorate and the like, and a mixture of two or more thereof may be used.
[0086]
Moreover, when forming the light emitting layer which emits green colored light, it is preferable to use quinacridone, rubrene, DCJT and derivatives thereof. For these fluorescent dyes, a light emitting layer can be formed by doping a host material such as PPV as in the case of the above fluorescent dyes. However, since these fluorescent dyes are often water-soluble, they are water-soluble. If a sulfonium salt, which is a PPV precursor, is doped and then heat-treated, a more uniform light emitting layer can be formed.
[0087]
Furthermore, when forming a light emitting layer that emits blue colored light, it is preferable to use distyrylbiphenyl and its derivatives. For these fluorescent dyes, a light emitting layer can be formed by doping a host material such as PPV as in the case of the above fluorescent dyes. However, since these fluorescent dyes are often water-soluble, they are water-soluble. If a sulfonium salt, which is a PPV precursor, is doped and then heat-treated, a more uniform light emitting layer can be formed.
[0088]
In addition, examples of other fluorescent dyes having blue colored light include coumarin and derivatives thereof. These fluorescent dyes are compatible with PPV and can easily form a light emitting layer. Among these, particularly, coumarin is insoluble in a solvent itself, but there are some which become soluble in a solvent by increasing the solubility by appropriately selecting a substituent. Specific examples of such fluorescent dyes include coumarin-1, coumarin-6, coumarin-7, coumarin 120, coumarin 138, coumarin 152, coumarin 153, coumarin 311, coumarin 314, coumarin 334, coumarin 337, coumarin 343 and the like. Is mentioned.
[0089]
Furthermore, examples of the fluorescent dye having another blue colored light include tetraphenylbutadiene (TPB) or a TPB derivative, DPVBi, and the like. These fluorescent dyes are soluble in an aqueous solution in the same manner as the red fluorescent dye and the like, have good compatibility with PPV, and can easily form a light emitting layer.
About the above fluorescent dye, only 1 type may be used for each color, and 2 or more types may be mixed and used for it.
In addition, as such a fluorescent dye, those shown in chemical formula (8), those shown in chemical formula (9), and those shown in chemical formula (10) are used.
[0090]
[Chemical 7]
[0091]
[Chemical 8]
[0092]
[Chemical 9]
[0093]
About these fluorescent dyes, it is preferable to add 0.5-10 wt% by the method mentioned later with respect to the host material consisting of the said conjugated polymer organic compound etc., and adding 1.0-5.0 wt%. More preferred. If the amount of fluorescent dye added is too large, it will be difficult to maintain the weather resistance and durability of the light-emitting layer obtained. On the other hand, if the amount added is too small, the effects of adding the fluorescent dye as described above will be sufficiently obtained. Because there is no.
[0094]
Further, as a phosphor as a guest material added to the host material, Ir (ppy) represented by the chemical formula (11) 3 , Pt (thpy) 2 , PtOEP and the like are preferably used.
[0095]
[Chemical Formula 10]
[0096]
Note that in the case where the phosphor represented by the chemical formula (11) is used as a guest material, as the host material, CBP, DCTA, TCPB represented by the chemical formula (12), or the above-described DPVBi, Alq 3 Are preferably used.
Further, both the fluorescent dye and the phosphor may be added to the host material as a guest material.
[0097]
Embedded image
[0098]
When the above-described light emitting layer is formed using such a host / guest luminescent material, the host material and the guest material are simultaneously ejected at a preset ratio so that a desired amount of guest material is applied to the host material. A light emitting layer can be formed using a light emitting material to which is added.
[0099]
In the above-described example, the hole transport layer is formed as the lower layer of the light emitting layer, and the electron transport layer is formed as the upper layer. However, the present invention is not limited to this, for example, the hole transport layer and the electron transport layer. May be formed, or a hole injection layer may be formed instead of the hole transport layer, and only the light emitting layer may be formed alone. Good.
[0100]
Furthermore, in addition to the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer, a hole blocking layer may be formed, for example, on the counter electrode side of the light emitting layer to extend the life of the light emitting layer. As a material for forming such a hole blocking layer, for example, BCP represented by the chemical formula (13) and BAlq represented by the chemical formula (14) are used, but BAlq is preferable in terms of extending the life.
[0101]
Embedded image
[0102]
Embedded image
[0103]
10 to 15 show examples of the electronic apparatus of the present invention.
The electronic apparatus of this example includes the light emitting device of the present invention such as the organic EL display device described above as a display unit.
FIG. 10 shows an example of a display device that displays television images and characters and images sent by a computer. In FIG. 10,
FIG. 11 shows an example of a vehicle-mounted navigation device. In FIG. 11,
FIG. 12 shows an example of a portable image recording apparatus (video camera). In FIG. 12,
FIG. 13 shows an example of a mobile phone. In FIG. 13,
FIG. 14 shows an example of an information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. In FIG. 14,
FIG. 15 shows an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 15,
Since the electronic devices shown in FIGS. 10 to 15 include the light emitting device of the present invention as display means, the chromaticity of light to be observed is optimized and good display performance can be obtained.
[0104]
As mentioned above, although the suitable Example concerning this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[0105]
【The invention's effect】
According to the light emitting device of the present invention, the chromaticity of the light emitted from the light emitting layer is corrected by the optical functional film disposed on the side opposite to the light extraction side, thereby optimizing the chromaticity of the light. It is done. Moreover, even if it is a case where chromaticity correction | amendment of light is performed by performing chromaticity correction | amendment only with respect to the one part light of the light emitted from the light emitting layer, a luminance fall can be suppressed. Thereby, the light extraction efficiency can be increased.
[0106]
Furthermore, according to the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, it is possible to manufacture a light emitting device in which a decrease in luminance is suppressed and the chromaticity of light is optimized.
[0107]
In addition, according to the electronic apparatus of the present invention, since the light emitting device with optimized light chromaticity is provided, display performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing an organic EL display device according to an embodiment of a light emitting device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating another embodiment in which the light-emitting device of the present invention is applied to an organic EL display device.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit structure of an organic EL display device.
FIG. 4 is a plan view illustrating an example of a planar structure of a pixel portion in an organic EL display device.
FIG. 5 is an enlarged view showing a cross-sectional structure of a pixel portion (organic EL element).
FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which the method for manufacturing an electro-optical device according to the invention is applied to a process for manufacturing a display device including an organic EL element.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which the method for manufacturing an electro-optical device according to the invention is applied to a process for manufacturing a display device including an organic EL element.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example in which the method for manufacturing an electro-optical device according to the invention is applied to a process for manufacturing a display device including an organic EL element.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example in which the method for manufacturing an electro-optical device according to the invention is applied to a process for manufacturing a display device including an organic EL element.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the electronic apparatus of the invention.
FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the electronic apparatus of the invention.
FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the electronic apparatus of the invention.
FIG. 14 is a diagram showing another embodiment of the electronic apparatus of the invention.
FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記発光層の発光光を取り出す側とは反対側に配置され、前記発光層からの光を反射する反射層と、
前記3種類の発光層のうちの少なくとも1種類の発光層に対して、前記発光層と前記反射層との間に配置され、前記発光光の波長を変化させる光吸収型の光学機能膜と、
を備え、
前記発光層に対して、前記発光光の取り出し側とは反対側に、前記発光層の発光光を透過する電極が配され、
前記発光層は、バンク層に囲まれるように形成され、
前記光学機能膜は、前記発光層との間に前記電極を挟んで配置されるとともに、前記発光層と前記バンク層との間の段差に倣って形成された凹部に配置される、ことを特徴とする発光装置。A light emitting layer including three types of light emitting layers corresponding to red, green and blue,
A reflective layer that is disposed on the side opposite to the side from which the emitted light of the light emitting layer is extracted and reflects light from the light emitting layer;
A light-absorbing optical function film that is disposed between the light-emitting layer and the reflective layer with respect to at least one light-emitting layer of the three types of light-emitting layers, and changes a wavelength of the emitted light;
Equipped with a,
With respect to the light emitting layer, an electrode that transmits the light emitted from the light emitting layer is disposed on the side opposite to the light emitting light extraction side,
The light emitting layer is formed so as to be surrounded by a bank layer,
The optical functional film is disposed with the electrode sandwiched between the light emitting layer and disposed in a recess formed following a step between the light emitting layer and the bank layer. A light emitting device.
前記光学機能膜は、赤、緑、青の色ごとに分けて配置されることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 1.
The optical function film is disposed separately for each of red, green, and blue colors.
前記光学機能膜は、前記電極上の一部に形成され、
前記反射層は、導電性を有し、前記光学機能膜が形成されていない領域で前記電極と接触していることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 2 .
The optical functional film is formed on a part of the electrode,
The light-emitting device, wherein the reflective layer has conductivity and is in contact with the electrode in a region where the optical functional film is not formed.
前記光学機能膜は、前記発光層を所定の物質から保護することを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 1 to 3 ,
The light emitting device, wherein the optical functional film protects the light emitting layer from a predetermined substance.
前記光学機能膜は、光吸収型の顔料を含むカラーフィルタを含むことを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 1 to 4 ,
The light emitting device, wherein the optical functional film includes a color filter including a light absorbing pigment.
前記発光層は、有機EL層であることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 1 to 5 ,
The light emitting device, wherein the light emitting layer is an organic EL layer.
前記発光層の発光光を取り出す側とは反対側に配置され、前記発光層からの光を反射する反射層と、
前記3種類の発光層のうちの少なくとも1種類の発光層に対して、前記発光層と前記反射層との間に配置され、前記発光光の色度を補正する光吸収型の色度補正膜と、
を備え、
前記発光層に対して、前記発光光の取り出し側とは反対側に、前記発光層の発光光を透過する電極が配され、
前記発光層は、バンク層に囲まれるように形成され、
前記色度補正膜は、前記発光層との間に前記電極を挟んで配置されるとともに、前記発光層と前記バンク層との間の段差に倣って形成された凹部に配置される、ことを特徴とする発光装置。A light emitting layer including three types of light emitting layers corresponding to red, green and blue,
A reflective layer that is disposed on the side opposite to the side from which the emitted light of the light emitting layer is extracted and reflects light from the light emitting layer;
A light absorption chromaticity correction film that is disposed between the light emitting layer and the reflective layer and corrects the chromaticity of the emitted light with respect to at least one of the three types of light emitting layers. When,
Equipped with a,
With respect to the light emitting layer, an electrode that transmits the light emitted from the light emitting layer is disposed on the side opposite to the light emitting light extraction side,
The light emitting layer is formed so as to be surrounded by a bank layer,
The chromaticity correction film is disposed with the electrode sandwiched between the light emitting layer and disposed in a recess formed following a step between the light emitting layer and the bank layer. A light emitting device characterized.
前記光学機能膜は、赤、緑、青の色ごとに分けて配置されることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 7 .
The optical function film is disposed separately for each of red, green, and blue colors.
前記色度補正膜は、前記電極上の一部に形成され、
前記反射層は、導電性を有し、前記色度補正膜が形成されていない領域で前記電極と接触していることを特徴とする発光装置。The light-emitting device according to claim 8 .
The chromaticity correction film is formed on a part of the electrode,
The light-emitting device, wherein the reflective layer has conductivity and is in contact with the electrode in a region where the chromaticity correction film is not formed.
前記色度補正膜は、前記発光層を所定の物質から保護することを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 7 to 9 ,
The light emitting device, wherein the chromaticity correction film protects the light emitting layer from a predetermined substance.
前記光学機能膜は、赤、緑、青のそれぞれに対応する3種類の光学機能膜を有する、又は、赤、緑、青のうちの1つに対応する光学機能膜が省かれていることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 7 to 10 ,
The optical functional film has three types of optical functional films corresponding to red, green, and blue, respectively, or an optical functional film corresponding to one of red, green, and blue is omitted. A light emitting device characterized.
前記発光層は、有機EL層であることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 7 to 11 ,
The light emitting device, wherein the light emitting layer is an organic EL layer.
前記色度補正膜は、カラーフィルタであることを特徴とする発光装置。The light emitting device according to any one of claims 7 to 12 ,
The light emitting device, wherein the chromaticity correction film is a color filter.
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